镍基合金激光熔覆数值模拟及凝固参数预测

本文采用有限体积法对激光熔覆过程的温度场分布和熔体流动进行了数值模拟.基于CALPHAD相图法计算了基体和粉末的热物理性质,采用三维热源精确预测了凝固过程和温度分布,研究了Marangoni对流对熔池尺寸的影响.在熔池凝固过程中模拟所得出的温度梯度和凝固速度,预测了熔覆层凝固组织的演变趋势,相应的显微组织与实验结果吻合...     

热交换器表面镀层对传热性能的影响

采用化学镀的方法对热交换器表面进行表面改性,使其换热表面沉积一层表面能不同的均匀镀层。传热实验表明,随着磷含量的增大,凝结传热系数增大。进一步可视化实验研究表明,镀层换热表面均表现为珠膜共存状态,增大镀层的磷含量,换热表面促进珠状凝结的效果更加明显。这归于镀层降低了传热表面的表面能值。     

镀层微观结构对凝结换热的影响

通过研究Ni-P化学镀层管不同微观结构对凝结传热的影响,表明用化学镀表面改性的镀管相对于普通的碳钢管,具有明显促进珠状凝结的效果,在凝结过程中表现为珠膜共存状态,可以获得较好的换热性能。同时镀层对换热性能的改善与镀层中纳米相的含量相关,随着纳米相含量的降低,镀层的表面能也随着降低,换热效率得到增强。增加镀层的非晶度可以获得更好的珠状凝结的效果。     

表面改性对换热面抗垢性能的影响

利用化学镀对换热面进行表面改性,获得了表面自由能不同的镀层.污垢沉积实验表明,经表面改性处理的试样与没有处理的碳钢金属表面试样相比,其污垢沉积速度均明显下降.而经不同工艺处理的表面改性试样中,随非晶相含量的增加,抗垢性能表现出增加的趋势.进一步的电化学腐蚀结果也表明,材质表面的微观结构对抗蚀性的影响趋势与对抗垢性能的影响一致,易于被腐蚀的表面也易于污垢的附着.诱导期的污垢附着量回归公式也被总结出.     

热交换器非晶镀层表面的污垢特性研究

研究了化学镀三元Ni-Cu-P镀层的制备工艺,分析了三元Ni-Cu-P镀层成分、镀速的变化规律。通过DSA100接触角仪测试表明,所得三元Ni-Cu-P镀层均具有较大的接触角及较低的表面自由能。进一步的污垢沉积实验结果表明,与热交换器常用的不锈钢换热表面相比,4种三元Ni-Cu-P镀层表面均明显抑制了污垢的粘附。     

磷含量对化学镀Ni-P层抗垢性能与抗蚀性能的影响

通过调整Ni-P化学镀工艺参数,获得了不同磷含量的镀层,具有非晶、纳米晶及二者混合的微观结构.进一步的污垢沉积实验表明,有Ni-P镀层的试样与没有镀层的碳钢试样相比,其污垢沉积速度均明显下降.同时Ni-P镀层的微观结构对抗垢性能的影响表现为,随镀层中纳米晶的增加,抗垢性能有减弱的趋势,非晶镀层表现出最佳的抗垢性能.电化学腐蚀结果也表明,非晶镀层的抗蚀性最好,随纳米晶的增加,腐蚀电位向低电位方向移动.微观结构对于抗蚀性的影响趋势与对抗垢性能的影响一致.抗垢性能与抗蚀性能有内在的联系,易于被腐蚀的镀层也容易通过"过渡层"的形成而易于污垢的附着.这为充分利用镀层的性能,将镀层应用于热交换器换热面的防垢抗蚀方面,奠定了一定的研究基础.